一種用於測量室內電磁輻射的測量裝置及其測量方法
2023-10-04 14:52:59
一種用於測量室內電磁輻射的測量裝置及其測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於檢測室內電磁輻射的可攜式電磁波輻射測量裝置及其測量方法。本發明包括裝置本體以及用於感應並檢測電磁輻射信號的探頭，所述探頭連接用於將檢測到的電磁輻射信號劃分為不同頻率段的分頻濾波器電路，所述分頻濾波器電路輸出的信號經與所述分頻濾波器電路連接的放大電路放大後，由與所述放大電路連接的單片機進行信號處理。本發明根據室內環境電磁波的傳播特點，將電磁波劃分為三個頻段，分別為100kHz～30MHz、30MHz～300MHz、300MHz～3GHz，通過選擇響應頻率在100kHz～3GHz的探頭實現一臺設備對不同頻率的分段測量，測量值僅為該頻率段內的輻射源對電磁環境造成的輻射影響而不是所有輻射源總體造成的結果，保證了測量結果的科學性。
【專利說明】一種用於測量室內電磁福射的測量裝置及其測量方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於電磁場理論與電子電路設計的交叉【技術領域】，具體的說是涉及一種用於檢測室內電磁輻射的可攜式電磁波輻射測量裝置及其測量方法。
【背景技術】
[0002]世界衛生組織已將電磁輻射汙染列為繼水、空氣、噪聲汙染之後的第四大環境汙染。隨著城市工作和居住區迅速擴張，使得一些大中型廣播電視發射塔與無線電通信站逐漸被新開發的居民區包圍；移動通信技術的迅猛發展，城市市區內高層建築上架起成百上千個移動通信發射基站；加之現代科學技術的發展，微波爐、電磁爐等常用電器走入了千家萬戶，使得電磁環境汙染問題愈加複雜，嚴重威脅著人類生存和健康狀況，不同頻段的電磁輻射對人體的危害體現在心血管系統、神經系統、免疫系統、生殖系統和內分泌系統等幾個方面。
[0003]隨著目前電磁輻射種類的日益增多，現有的可攜式檢測設備在給出定性測量數據的同時，大多沒有根據頻段、遠場和近場特點等情況選擇科學的檢測方法。很多用單片機實現電磁輻射測量的裝置，其測量的結果在該探頭測量頻率範圍內與頻率無關，致使測量結果與檢測標準相脫節，導致測量結果沒有說服力、缺乏科學性。由於不同頻段的電磁波對人體的作用機理不同，國內標準中不同頻段的防護限值差別是很大的。而傳統測量設備測量出的場強綜合值由於不確定屬於哪類電磁波而不好直接判斷是否超標。
【發明內容】
[0004]鑑於已有技術存在的缺陷，本發明的目的是要提供一種新型的電磁波輻射測量裝置，該裝置具有檢測結果準確且能夠實現對電磁波進行分段測量等優點。
[0005]為了實現上述目的，本發明的技術方案:
[0006]一種用於測量室內電磁輻射的裝置，包括裝置本體以及用於感應並檢測電磁輻射信號的探頭，其特徵在於:所述探頭連接用於將檢測到的電磁輻射信號劃分為不同頻率段的分頻濾波器電路，所述分頻濾波器電路輸出的信號經與所述分頻濾波器電路連接的放大電路放大後，由與所述放大電路連接的單片機進行信號處理。
[0007]鑑於室內環境電磁波的傳播特點，室內常見電磁輻射源的頻率主要分布在3GHz以下的特點，結合《環境電磁波衛生標準》及其相關標準，所述分頻濾波器電路的響應頻率為IOOkHz?3GHz，並依據檢測信號的頻率採用分別為IOOkHz?30MHz、30MHz?300MHz、300MHz?3GHz頻段的分頻濾波響應電路。
[0008]具體的在IOOkHz?30MHz頻段採用LC無源3階低通濾波電路；在30MHz?300MHz頻段採用LC無源2階帶通濾波電路；在300MHz?3GHz頻段採用4階高通微帶濾波電路。
[0009]工作原理:將探頭內的電磁輻射傳感器檢測到的信號分別送至上述三個分頻電路中，即可實現將電磁波劃分為IOOkHz?30MHz、30MHz?300MHz、300MHz?3GHz三個頻段，選用合適的放大電路分別將三個分頻信號進行放大後，信號被送至單片機中進行信號處理，即可實現對電磁波的分段測量。
[0010]與現有技術相比，本發明的有益效果:
[0011]本發明根據室內環境電磁波的傳播特點，室內常見電磁輻射源的頻率主要分布在3GHz以下，結合《環境電磁波衛生標準》及其相關標準，將電磁波劃分為三個頻段，分別為IOOkHz ?30MHz、30MHz ?300MHz、300MHz ?3GHz，通過選擇響應頻率在 IOOkHz ?3GHz 的探頭(或者頻帶更寬的探頭)實現一臺設備對不同頻率的分段測量，測量值僅為該頻率段內的輻射源對電磁環境造成的輻射影響而不是所有輻射源總體造成的結果。通過將測量值與《環境電磁波衛生標準》及其相關標準對應的頻段限值進行比較，得出電磁波輻射的程度情況，真正意義上做到令測量值「有法可依」，保證了測量結果的科學性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1、本發明在IOOkHz?30MHz頻率段採用LC無源3階巴特沃斯低通濾波技術的電路圖；
[0013]圖2、本發明在IOOkHz?30MHz頻率段採用LC無源3階巴特沃斯低通濾波技術的濾波效果圖；
[0014]圖3、本發明在30MHz?300MHz頻率段採用LC無源2階巴特沃斯帶通濾波技術的電路圖；
[0015]圖4、本發明在30MHz?300MHz頻率段採用LC無源2階巴特沃斯帶通濾波技術的濾波效果圖；
[0016]圖5、本發明在300MHz?3GHz頻率段採用4階巴特沃斯高通微帶濾波技術的電路圖；
[0017]圖6、本發明在300MHz?3GHz頻率段採用4階巴特沃斯高通微帶濾波技術的濾波效果圖；
[0018]圖7、是本發明實施實例的原理示意圖；
[0019]圖8、是本發明實施實例中運算放大電路的結構示意圖；
[0020]圖9、是本發明實施實例LED顯示部分電路原理圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖以及具體的實施例進一步說明本發明的技術方案:
[0022]如下表1，根據《環境電磁波衛生標準》的規定，輻射強度的限值是按照不同頻段進行劃分。
[0023]表I環境電磁波容許輻射強度分級標準
【權利要求】
1.一種用於測量室內電磁輻射的裝置，包括裝置本體以及用於感應並檢測電磁輻射信號的探頭，其特徵在於:所述探頭連接用於將檢測到的電磁輻射信號劃分為不同頻率段的分頻濾波器電路，所述分頻濾波器電路輸出的信號經與所述分頻濾波器電路連接的放大電路放大後，由與所述放大電路連接的Pic單片機進行信號處理。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於:所述的分頻濾波器電路的響應頻率為IOOkHz?3GHz，並依據檢測信號的頻率採用分別為IOOkHz?30MHz、30MHz?300MHz、300MHz?3GHz三個頻段的分頻濾波響應電路；所述的分頻濾波響應電路在IOOkHz?30MHz頻段採用LC無源3階低通濾波電路，響應類型為巴特沃斯類型；在30MHz?300MHz頻段採用LC無源2階帶通濾波電路，響應類型為巴特沃斯類型；在300MHz?3GHz頻段採用4階高通微帶濾波電路。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於:所述LC無源3階低通濾波器電路的響應類型可選用切比雪夫、貝塞爾或是橢圓形類型中任意一種替代。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於:所述LC無源3階低通濾波器電路的輸入阻抗為探頭天線的輸出負載值，其優選值為50 Ω ;所述LC無源3階低通濾波器電路的輸出負載為放大器的輸入阻抗；所述LC無源3階低通濾波器電路的兩個電容值分別選用51pF、150pF，電感值選用390nH。
5.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於:所述LC無源2階帶通濾波器電路的兩個電容值分別選用120pF、16pF，電感值分別選用24nH和180nH。
6.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於:所述4階巴特沃斯高通微帶濾波器電路的微帶濾波器基板相對介電常數Er選用2.55，基板厚度為1.27mm，金屬層厚度為30 μ m。
7.一種使用如權 利要求1所述的裝置檢測電磁輻射量的方法，其特徵在於:包括:1、利用所述探頭內的電磁輻射傳感器感應並檢測待檢測環境的電磁輻射信號；?、將檢測到的電磁輻射信號送至分頻濾波器電路進行分頻濾波處理；ii1、將所述分頻濾波器電路輸出的信號放大後，送至PIC單片機進行信號處理，完成對檢測電磁波的分段測量過程。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於:所述的分頻濾波處理包括將待測電磁波劃分為IOOkHz?30MHz、30MHz?300MHz、300MHz?3GHz三個頻段後進行分頻濾波處理；並對所述三個頻段採用不同的濾波技術，對IOOkHz?30MHz頻段採用LC無源3階低通濾波，對30MHz?300MHz頻段採用LC無源2階帶通濾波，對於300MHz?3GHz頻段採用4階高通微帶濾波。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於:所述信號處理包括分頻處理之後各個分頻信號利用LED燈顯示的過程:1、將檢測到的分頻處理後的各個分頻信號分別送至PIC單片機各個分頻段對應的輸入埠 ；i1、PIC單片機計算當前分頻信號的測量值，並將所述測量值與PIC單片機內預設的各個分頻段對應的預設值範圍進行比較；ii1、若所述測量值落入各個分頻段對應的預設值範圍內，則PIC單片機各個分頻段對應的預設值範圍對應的輸出埠輸出高電平，控制與輸出埠連接的LED發光二極體點亮。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於:所述的各個分頻段對應的預設值範圍均包括三種不同範圍的限值範圍，分別為一級限值範圍，二級限值範圍，三級限值範圍，一級限值範圍對應的輸出高電平的輸出埠連接綠色LED發光二極體，二級限值範圍對應的輸出高電平的輸出埠連接黃色LED發光二極體，三級限值範圍對應的輸出高電平的輸出埠連接紅色LED發光二極體，若是測量的當前分頻信號經PIC單片機計算後的測量值與PIC單片機內預設的分頻段對應的預設值範圍進行比較後，落入一級限值範圍值內，則對應的輸出埠輸出高電平，控制與輸出埠連接的綠色LED發光二極體點亮；落入二級限值範圍值內，則對應的輸出埠輸出高電平，控制與輸出埠連接的黃色LED發光二極體點亮；落入三級限值範圍值內，則對應的輸出埠輸出高電平，控制與輸出埠連接的紅色LED發光二極體點亮。`
【文檔編號】G01R29/08GK103439586SQ201310410314
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】段玉平, 李鑫, 張忠倫, 李長茂 申請人:大連理工大學